Wiki FKKT - User contributions [en]

Seminarji SB 2017/18

2018-01-25T08:22:09Z

Vanna Imširović:

V študijskem letu 2017/18 študentje predstavljajo naslednje teme:

RAZISKOVALNI ČLANKI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Metabolno_in%C5%BEenirstvo_kvasovke_Saccharomyces_cerevisiae_za_pridobivanje_n-butanola Metabolno inženirstvo kvasovke Saccharomyces cerevisiae za pridobivanje n-butanola] 
#[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Visoko_frekven%C4%8Dna_mutageneza_na_ne_pravem_mestu%2C_ki_jo_inducirajo_nukleaze_sistema_CRISPR-Cas_v_%C4%8Dlove%C5%A1kih_celicah Visoko frekvenčna mutageneza na ne pravem mestu, ki jo inducirajo nukleaze sistema CRISPR-Cas v človeških celicah] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/In_vivo_urejanje_genoma_z_uporabo_visoko_u%C4%8Dinkovitih_TALEN-ov In vivo urejanje genoma z uporabo visoko učinkovitih TALEN-ov] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Integracija_okoljskih_signalov_z_modularnimi_IN_vrati Integracija okoljskih signalov z modularnimi IN vrati] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Prostorsko-%C4%8Dasovni_nadzor_izra%C5%BEanja_genov_z_mre%C5%BEami_generatorjev_impulzov Prostorsko-časovni nadzor izražanja genov z mrežami generatorjev impulzov] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Modularna_in_razširljiva_platforma_na_osnovi_regulacije_izražanja_genov_z_RNA_za_inženiring_celičnih_funkcij Modularna in razširljiva platforma na osnovi regulacije izražanja genov z RNA za inženiring celičnih funkcij] - Ana Cirnski 
# [http://www.pnas.org/content/97/5/2075.full Uporaba šuma v dizajnu genskih stikal in amplifikaciji transkripcije] - Rok Ferenc 

NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/No_problem NO problem]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Croc_%27n_Cholera_-_mikrobni_sistem_za_zaznavanje_in_odstranjevanje_Vibrio_cholerae Croc 'n Cholera - mikrobni sistem za zaznavanje in odstranjevanje Vibrio cholerae]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Aptasense Aptasense]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Crafting_crocin_%E2%80%93_vzpostavitev_biosintezne_poti_za_pridobivanje_krocina_v_bakteriji_Escherichia_coli Crafting crocin – vzpostavitev biosintezne poti za pridobivanje krocina v bakteriji ''Escherichia coli'' ]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Oblikovanje_prilagodljivega_celi%C4%8Dnega_predelka Oblikovanje prilagodljivega celičnega predelka]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/E.coli_tar%C4%8Dno_usmerjena_na_raka E. coli tarčno usmerjena na raka]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Brezceli%C4%8Dna_detekcija_proteaze_za_diagnozo_zapostavljene_tropske_bolezni Brezcelična detekcija proteaze za diagnozo zapostavljene tropske bolezni]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CampyLOCATOR_-_detekcija_bakterije_Campylobacter_jejuni_pri_zastrupitvah_s_hrano CampyLOCATOR - detekcija bakterije ''Campylobacter jejuni'' pri zastrupitvah s hrano]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/User:Kmalovrh Zmanjšan temperaturni stres rastlin]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhagED PhagED]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CascAID_-_Cas13a_test_za_diagnostiko_nalezljivih_bolezni CascAID - test s Cas13a za diagnostiko nalezljivih bolezni]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Case13a_Sistem_za_zaznavanje_genov_za_odpornost_proti_antibiotiku Case13a - Sistem za zaznavanje genov za odpornost proti antibiotiku]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pospe%C5%A1ena_in_vivo_evolucija Pospešena ''in vivo'' evolucija]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pilus%2B Pilus+]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/%C5%A0irjenje_genetskega_koda Širjenje genetskega koda]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Aflatoxout Aflatoxout] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Super_tobak Super tobak]
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Enkabcillus_-_to_je_past%21 Enkabcillus - to je past!] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Solni_trezor Solni trezor] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/H2ydroGEM_-_%C4%8Cista_energija_za_prihodnost H2ydroGEM - Čista energija za prihodnost] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Shramba_fosfata Shramba fosfata] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SynORI_–_ogrodje_za_večplazmidne_sisteme SynORI – ogrodje za večplazmidne sisteme] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PowerLeaf_%E2%80%93_bakterijska_solarna_baterija PowerLeaf – bakterijska solarna baterija] 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Beton-samoporavljaju%C4%87i_sistem Beton-samopopravljajući sistem] 

Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo razprava, ki praviloma ne bo daljša od 5 minut.

---------------------------
Razpored po datumih predstavitev (pri vsakem terminu je navedeno število možnih seminarjev; vpišite ime in priimek pri dnevu, ko želite predstaviti seminar ter dopišite naslov seminarja, ki naj bo povezan s povzetkom):

27.11. 
1 Marija Srnko -[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/No_problem NO problem] 
2 Neža Brezovar - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SLOVO_RAKU Slovo raku] 

28.11. 
1 Tjaša Grum - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Metabolno_in%C5%BEenirstvo_kvasovke_Saccharomyces_cerevisiae_za_pridobivanje_n-butanola Metabolno inženirstvo kvasovke Saccharomyces cerevisiae za pridobivanje n-butanola] 
2 Urška Černe [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Croc_%27n_Cholera_-_mikrobni_sistem_za_zaznavanje_in_odstranjevanje_Vibrio_cholerae Croc 'n Cholera - mikrobni sistem za zaznavanje in odstranjevanje Vibrio cholerae] 
3 Petra Vivod - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Aptasense Aptasense] 
4 

4.12. 
1 Sara Kimm Fuhrmann - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Crafting_crocin_%E2%80%93_vzpostavitev_biosintezne_poti_za_pridobivanje_krocina_v_bakteriji_Escherichia_coli Crafting crocin – vzpostavitev biosintezne poti za pridobivanje krocina v bakteriji ''Escherichia coli'' ] 
2 Anja Tanšek - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/DNA_assembler - DNA assembler] 

5.12. 
1 Urška Furar [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Visoko_frekven%C4%8Dna_mutageneza_na_ne_pravem_mestu%2C_ki_jo_inducirajo_nukleaze_sistema_CRISPR-Cas_v_%C4%8Dlove%C5%A1kih_celicah Visoko frekvenčna mutageneza na ne pravem mestu, ki jo inducirajo nukleaze sistema CRISPR-Cas v človeških celicah] 
2 Tina Lekan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/In_vivo_urejanje_genoma_z_uporabo_visoko_u%C4%8Dinkovitih_TALEN-ov In vivo urejanje genoma z uporabo visoko učinkovitih TALEN-ov] 
3 Katja Malovrh [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/User:Kmalovrh Zmanjšan temperaturni stres rastlin] 
4 Jernej Vidmar [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Oblikovanje_prilagodljivega_celi%C4%8Dnega_predelka Oblikovanje prilagodljivega celičnega predelka] 

12.12. 
1 Helena Jakše - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/E.coli_tar%C4%8Dno_usmerjena_na_raka E. coli tarčno usmerjena na raka] 
2 Tjaša Bensa - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Brezcelična_detekcija_proteaze_za_diagnozo_zapostavljene_tropske_bolezni Brezcelična detekcija proteaze za diagnozo zapostavljene tropske bolezni] 
3 Sabina Štukelj - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/MagicBlock:_interaktivna_platforma_za_sintezno_biologijo MagicBlock: interaktivna platforma za sintezno biologijo] 
4 Amadeja Lapornik [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CampyLOCATOR_-_detekcija_bakterije_Campylobacter_jejuni_pri_zastrupitvah_s_hrano CampyLOCATOR - detekcija bakterije ''Campylobacter jejuni'' pri zastrupitvah s hrano] 

19.12. 
1 Ana Krišelj - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhagED PhagED] 
2 Vanna Imširović [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Beton-samoporavljaju%C4%87i_sistem Beton-samopopravljajući sistem] 
3 Dominik Dekleva - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Integracija_okoljskih_signalov_z_modularnimi_IN_vrati Integracija okoljskih signalov z modularnimi IN vrati] 
4 Neža Gaube [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CascAID_-_Cas13a_test_za_diagnostiko_nalezljivih_bolezni CascAID - test s Cas13a za diagnostiko nalezljivih bolezni] 

9.1. 
1 Nastja Marondini - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pospe%C5%A1ena_in_vivo_evolucija Pospešena ''in vivo'' evolucija] 
2 Elizabeta Jevnikar - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Prostorsko-%C4%8Dasovni_nadzor_izra%C5%BEanja_genov_z_mre%C5%BEami_generatorjev_impulzov Prostorsko-časovni nadzor izražanja genov z mrežami generatorjev impulzov] 
3 Nina Roštan - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Case13a_Sistem_za_zaznavanje_genov_za_odpornost_proti_antibiotiku Case13a - Sistem za zaznavanje genov za odpornost proti antibiotiku] 
4 

15.1. 
1 Matic Kovačič - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/%C5%A0irjenje_genetskega_koda Širjenje genetskega koda] 

16.1. 
1 Inge Sotlar - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Super_tobak Super tobak] 
2 Marija Kisilak - [[Enkabcillus - to je past!]] 
3 Nataša Traven - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Aflatoxout Aflatoxout] 
4 Tina Šimunović - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pilus%2B Pilus+] 

22.1. 
1 Mojca Hunski - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SynORI_–_ogrodje_za_večplazmidne_sisteme SynORI – ogrodje za večplazmidne sisteme] 
2 Tomaž Žagar - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Solni_trezor Solni trezor] 
3 Tadej Ulčnik - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Shramba_fosfata Shramba fosfata] 
4 Jakob Rupert - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/H2ydroGEM_-_%C4%8Cista_energija_za_prihodnost H2ydroGEM - Čista energija za prihodnost] 

23.1. 
1 Ana Cirnski - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Modularna_in_razširljiva_platforma_na_osnovi_regulacije_izražanja_genov_z_RNA_za_inženiring_celičnih_funkcij Modularna in razširljiva platforma na osnovi regulacije izražanja genov z RNA za inženiring celičnih funkcij] 
2 Rok Ferenc [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Talk:Seminarji_SB_2017/18 - Uporaba šuma v dizajnu genskih stikal in amplifikaciji transkripcije] 
3 Barbara Lipovšek - [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PowerLeaf_%E2%80%93_bakterijska_solarna_baterija PowerLeaf – bakterijska solarna baterija] 
4

User:Vanna Imširović

2017-12-08T09:43:30Z

Vanna Imširović: Removing all content from page

Seminarji SB 2017/18

2017-12-08T09:43:22Z

Vanna Imširović:

Seminarji SB 2017/18

2017-12-08T09:41:58Z

Vanna Imširović:

Beton-samoporavljajući sistem

2017-12-08T09:40:24Z

Vanna Imširović: New page: Sažetak iGEM projekta SZU-China == Uvod == Kao što svi znamo, armirani beton je najčešće korišten građevinski materijal u svijetu. Beton je otporniji na ispiranje, a šipke mogu dr...

Sažetak iGEM projekta SZU-China

== Uvod ==
Kao što svi znamo, armirani beton je najčešće korišten građevinski materijal u svijetu. Beton je otporniji na ispiranje, a šipke mogu držati visoku čvrstoću rastezljivosti. Zajedno mogu napraviti savršeni spoj za izgradnju zgrada.
Međutim, kako vrijeme prolazi, u betonu se pojavljuju male pukotine na milimetarskoj razini. Zovemo ih mikro-pukotine. Ove mikro-pukotine imaju potencijal da se prošire i postanu dublje. Zatim, kad se pukotine prošire, vodena para u zraku prodrijet će u njih i doći će korozije čelične šipke unutra. Korozivne čelične šipke obično su 3-4 puta veće od izvornog volumena, što dovodi do toga da zid nabubri, a pukotine se još više prošire. To dovodi do još većeg ulaska vodene pare u pukotine i daljnje korozije čelika što značajno smanjuje radni vijek gotovo svih javnih konstrukcija poput tunela i mostova. Prema istraživanjima, Europska unija troši 60 milijardi eura na popravak tunela i mostova godišnje.

== Rješenje ==
Ove godine je tim iz Kine nastojao oblikovati sustav "samopopravljanja" za beton. To jest, kada se pojavi mikro-pukotina, sustav se uključi i beton se može početi oporavljati. Odabrali su kalcijev karbonat kao "lijek" za te pukotine.
Proizveli su vrstu bakterije koja proizvodi kalcijev karbonat, a zatim je ugradili u beton u obliku mikrokapsule. Kada beton počne pucati, kapsula se otvori kako bi aktivirala bakterije. Na taj način, one mogu početi proizvoditi CaCO3, ispunjavajući pukotine.

Postoje 3 glavna gena koji su ključni za izgradnju ovog sustava:

'''GERMINACIJA'''

GerA gen služi kao biosenzor za početak germninacije spora kada je dostupan tekući L-alanin za indukciju GerA receptora.

'''KARBONSKA ANHIDRAZA'''

Gen za karbonsku anhidraza služi kao modul za proizvodnju CO32-, koji se zatim veže s slobodnim Ca2+ formirajući CaCO3 kao materijal za punjenje pukotina.

'''ALKALNA OTPORNOST'''

nhaC gen služi kao Na+ -H+ antiporter, čime se poboljšava otpornost na alkalne uvijete.

Kroz metode sintezne biologije, značajno su povećali tolerancu na alkalne uvijete, stopu germinacije i mineralizacijsku sposobnost Bacillus subtilisa. Zatim su koristili vrstu posebnog MCC materijala kako bi omotali spore Bacillus subtilis u mikrokapsule, istovremeno dodavajući potrebne hranjive tvari za germinaciju. Ova mikrokapsule je zatim u određenom omjeru ugrađena u beton. Kada se pojave mikro-pukotine unutar građevine, mikrokapsule pucaju zbog napetosti lomljenja zida te voda ulazi razgrađuje hranjivu tvar što stimulira spore u status germinacije i konačno se vraća u normalni metabolizam. Karbonska anhidraza Bacillus subtilis promiče hidrataciju CO2 kako bi se proizveo HCO32-, koji se veže na slobodne Ca2+ i OH- u okolišu kako bi se formirao talog kalcijevog karbonata, što omogućava mikropukotinama samopopravljanje te izolaciju od daljnje korozije.

== Dizajn ==

'''Odabir šasije'''

Bacillus subtilis izabrali su za šasiju zbog njegove sposobnosti stvaranja spora, što omogućava da bakterije ostanu dormantne dulje vrijeme i zaštićene od teških uvijeta u okolišu kao što su ekstremno visok ili nizak pH, visoke temperature i suša. Od svim sojeva Bacillus Subtilis, B.S168 je najčešći. Međutim, budući da Bacillus Subtilis iz tog soja izlučuje probavne enzime koji prekidaju egzogenu ekspresiju gena, odabran je modificirani soj - WB800, koji nema probavnih enzima.

'''Kako ugraditi bakterije u beton?'''

Kako bi WB800 ispravno funkcionirao u betonu za ispunjenje pukotine, trebalo je osigurati da bakterija ostane u obliku spore - stabilno i dormantno stanje koje će ostati neprekinuto dok se ne pojave pukotine. Dizajnirali su vrstu mikrokapsule koja se sastoji od mikrokristalnog celuloznog materijala koji prekriva/zaštićuje spore izvana. MCC je kratica za mikrokristalnu celulozu - stabilan i netoksičan kompozitni materijal, koji čuva spore u izolaciji od vanjskog okruženja. Stoga su dizajnirali mikrokapsule za ugrađujemo bakteriju u obliku spora.

'''Kako će bakterije djelovati?'''

1. Aktivacija

Ugrađene spore ostaju dormantne u mikrokapsulama. Da bi ih probudili, prenijeli su gen, gerA, u bakterije i prekomjerno ga eksprimirali. Ovaj gen kodira za receptor na unutarnjoj membrani, koji može detektirati nutriente u okolišu, primjerice L-alanin, i aktivirati germinaciju i inicirati ovaj sustav kroz složene signalne puteve.

2. Rezistenca na alkalni okoliš

Prenesena su dva gena za alkalnu otpornost.
1. Ekspresija gena tupA rezultira vrstom enzima koji može promijeniti glukuronsku kiselinu i L-glutaminsku kiselinu u poliglukuronsku kiselinu i poli-γ-L-glutaminsku kiselinu. Ovi polimeri stvaraju sloj zaštitne barijere na staničnoj stijenci i neutraliziraju ekstracelularni hidroksil.
2. Drugi gen za otpornost na alkalne uvijete je nhaC. To je kodirajući gen za protonske pumpe na staničnoj membrani. Ove protonske pumpe igraju ključnu ulogu u reguliranju citoplazmatske pH vrijednosti, simultanim provođenjem vodikovih iona unutar, a natrijevih iona van stanice.

3. Proizvodnja CaCO3 i popunjavanje pukotina

Prenesli su gen za karbonsku anhidrazu u bakterije. Ovaj gen proizvodi visoko učinkovite enzime koji kataliziraju reverzibilnu reakciju hidratacije CO2 te stvaranja bikarbonata i protona. Bikarbonatni radikali će difuzirati iz stanice niz koncentracijski gradijent i spojiti se s hidroksilom i kalcijevim ionom u betonu, što dovodi do stvaranja sedimenta kalcijevog karbonata. Sada kalcijev karbonat može ispuniti mikro pukotine.

== Konstrukcija plazmidnog vektora ==
Upotrijebili su Shuttle plazmid pP43NMK za projekt, koji se može replicirati i u Bacillus subtilis i u Escherichia coli.
Unutar vektora, prvi promotor P43 je izvorna komponenta i inicira transkripciju nizvodnog kodirajuće sekvence, uključujući OF4-nhaC, C125-tupA i CA. Ovi dijelovi imaju odgovarajuće RBS i zajednički terminator rrnBTl. Drugi promotor PsspB je lociran prije genske regije gerAa. Kroz homolognu rekombinaciju/cross-over – a između gerAa regije u plazmidu i endogene gerAa sekvence na kromosomu dolazi do insercije sspB promotora uzvodno od gerA operona, što će dovesti do gerA prekomjerne ekspresije tijekom germinacije. Svi su gore navedeni dijelovi spojeni preko restrikcijskih mjesta.

== Aplikacija i realizacija ==
Da bi potvrdili sposobnost soja WB800 za proizvodnju kalcijevog karbonata i primjenu u samopopravljanju betona, napravili su korak naprijed, uspostavljajući betonski model za razumijevanje interakcije između betona i rekombinantnog B. subtilis.
Koristeći posebni materijal - mikrokristaliničnu celulozu dodali su oko 10-8 /ml endospora s glinom i naravno, L-alaninom (u prahu), koji zajedno čine sitnu ali moćnu mikrokapsulu. Zatim su ulili cement, koji je još uvijek bio u viskoznom tekućem stanju, u kalup dok cement nije dostigao 2/3 kalupa, dodali mikrokapsule te napunili kalup cementom do vrha.
Nakon nekoliko dana sušenja betonskih kalupa izvadili su beton iz kalupa. Zatim su rascijepili beton na pola, otkrivajući mikrokapsule. Nakon toga su spojili dva dijela betonskog stupca zajedno ljepljivom vrpcom. Sada je na površini prisutna mikro-pukotina. Označili su ove betonske stupove i stavili ih u umjetnu morsku vodu 28 dana. Mikro-pukotine na površini su popravljene kao da nikad nisu ni postojale.

== Viri ==
iGEM 2017 ekipa [http://2017.igem.org/Team:SZU-China]

User:Vanna Imširović

2017-12-08T09:34:51Z

Vanna Imširović: Beton samoporavljajući sistem

Sažetak iGEM projekta SZU-China

== Uvod ==
Kao što svi znamo, armirani beton je najčešće korišten građevinski materijal u svijetu. Beton je otporniji na ispiranje, a šipke mogu držati visoku čvrstoću rastezljivosti. Zajedno mogu napraviti savršeni spoj za izgradnju zgrada.
Međutim, kako vrijeme prolazi, u betonu se pojavljuju male pukotine na milimetarskoj razini. Zovemo ih mikro-pukotine. Ove mikro-pukotine imaju potencijal da se prošire i postanu dublje. Zatim, kad se pukotine prošire, vodena para u zraku prodrijet će u njih i doći će korozije čelične šipke unutra. Korozivne čelične šipke obično su 3-4 puta veće od izvornog volumena, što dovodi do toga da zid nabubri, a pukotine se još više prošire. To dovodi do još većeg ulaska vodene pare u pukotine i daljnje korozije čelika što značajno smanjuje radni vijek gotovo svih javnih konstrukcija poput tunela i mostova. Prema istraživanjima, Europska unija troši 60 milijardi eura na popravak tunela i mostova godišnje.

== Rješenje ==
Ove godine je tim iz Kine nastojao oblikovati sustav "samopopravljanja" za beton. To jest, kada se pojavi mikro-pukotina, sustav se uključi i beton se može početi oporavljati. Odabrali su kalcijev karbonat kao "lijek" za te pukotine.
Proizveli su vrstu bakterije koja proizvodi kalcijev karbonat, a zatim je ugradili u beton u obliku mikrokapsule. Kada beton počne pucati, kapsula se otvori kako bi aktivirala bakterije. Na taj način, one mogu početi proizvoditi CaCO3, ispunjavajući pukotine.

Postoje 3 glavna gena koji su ključni za izgradnju ovog sustava:

'''GERMINACIJA'''

GerA gen služi kao biosenzor za početak germninacije spora kada je dostupan tekući L-alanin za indukciju GerA receptora.

'''KARBONSKA ANHIDRAZA'''

Gen za karbonsku anhidraza služi kao modul za proizvodnju CO32-, koji se zatim veže s slobodnim Ca2+ formirajući CaCO3 kao materijal za punjenje pukotina.

'''ALKALNA OTPORNOST'''

nhaC gen služi kao Na+ -H+ antiporter, čime se poboljšava otpornost na alkalne uvijete.

Kroz metode sintezne biologije, značajno su povećali tolerancu na alkalne uvijete, stopu germinacije i mineralizacijsku sposobnost Bacillus subtilisa. Zatim su koristili vrstu posebnog MCC materijala kako bi omotali spore Bacillus subtilis u mikrokapsule, istovremeno dodavajući potrebne hranjive tvari za germinaciju. Ova mikrokapsule je zatim u određenom omjeru ugrađena u beton. Kada se pojave mikro-pukotine unutar građevine, mikrokapsule pucaju zbog napetosti lomljenja zida te voda ulazi razgrađuje hranjivu tvar što stimulira spore u status germinacije i konačno se vraća u normalni metabolizam. Karbonska anhidraza Bacillus subtilis promiče hidrataciju CO2 kako bi se proizveo HCO32-, koji se veže na slobodne Ca2+ i OH- u okolišu kako bi se formirao talog kalcijevog karbonata, što omogućava mikropukotinama samopopravljanje te izolaciju od daljnje korozije.

== Dizajn ==

'''Odabir šasije'''

Bacillus subtilis izabrali su za šasiju zbog njegove sposobnosti stvaranja spora, što omogućava da bakterije ostanu dormantne dulje vrijeme i zaštićene od teških uvijeta u okolišu kao što su ekstremno visok ili nizak pH, visoke temperature i suša. Od svim sojeva Bacillus Subtilis, B.S168 je najčešći. Međutim, budući da Bacillus Subtilis iz tog soja izlučuje probavne enzime koji prekidaju egzogenu ekspresiju gena, odabran je modificirani soj - WB800, koji nema probavnih enzima.

'''Kako ugraditi bakterije u beton?'''

Kako bi WB800 ispravno funkcionirao u betonu za ispunjenje pukotine, trebalo je osigurati da bakterija ostane u obliku spore - stabilno i dormantno stanje koje će ostati neprekinuto dok se ne pojave pukotine. Dizajnirali su vrstu mikrokapsule koja se sastoji od mikrokristalnog celuloznog materijala koji prekriva/zaštićuje spore izvana. MCC je kratica za mikrokristalnu celulozu - stabilan i netoksičan kompozitni materijal, koji čuva spore u izolaciji od vanjskog okruženja. Stoga su dizajnirali mikrokapsule za ugrađujemo bakteriju u obliku spora.

'''Kako će bakterije djelovati?'''

1. Aktivacija

Ugrađene spore ostaju dormantne u mikrokapsulama. Da bi ih probudili, prenijeli su gen, gerA, u bakterije i prekomjerno ga eksprimirali. Ovaj gen kodira za receptor na unutarnjoj membrani, koji može detektirati nutriente u okolišu, primjerice L-alanin, i aktivirati germinaciju i inicirati ovaj sustav kroz složene signalne puteve.

2. Rezistenca na alkalni okoliš

Prenesena su dva gena za alkalnu otpornost.
1. Ekspresija gena tupA rezultira vrstom enzima koji može promijeniti glukuronsku kiselinu i L-glutaminsku kiselinu u poliglukuronsku kiselinu i poli-γ-L-glutaminsku kiselinu. Ovi polimeri stvaraju sloj zaštitne barijere na staničnoj stijenci i neutraliziraju ekstracelularni hidroksil.
2. Drugi gen za otpornost na alkalne uvijete je nhaC. To je kodirajući gen za protonske pumpe na staničnoj membrani. Ove protonske pumpe igraju ključnu ulogu u reguliranju citoplazmatske pH vrijednosti, simultanim provođenjem vodikovih iona unutar, a natrijevih iona van stanice.

3. Proizvodnja CaCO3 i popunjavanje pukotina

Prenesli su gen za karbonsku anhidrazu u bakterije. Ovaj gen proizvodi visoko učinkovite enzime koji kataliziraju reverzibilnu reakciju hidratacije CO2 te stvaranja bikarbonata i protona. Bikarbonatni radikali će difuzirati iz stanice niz koncentracijski gradijent i spojiti se s hidroksilom i kalcijevim ionom u betonu, što dovodi do stvaranja sedimenta kalcijevog karbonata. Sada kalcijev karbonat može ispuniti mikro pukotine.

== KOonstrukcija plazmidnog vektora ==
Upotrijebili su Shuttle plazmid pP43NMK za projekt, koji se može replicirati i u Bacillus subtilis i u Escherichia coli.
Unutar vektora, prvi promotor P43 je izvorna komponenta i inicira transkripciju nizvodnog kodirajuće sekvence, uključujući OF4-nhaC, C125-tupA i CA. Ovi dijelovi imaju odgovarajuće RBS i zajednički terminator rrnBTl. Drugi promotor PsspB je lociran prije genske regije gerAa. Kroz homolognu rekombinaciju/cross-over – a između gerAa regije u plazmidu i endogene gerAa sekvence na kromosomu dolazi do insercije sspB promotora uzvodno od gerA operona, što će dovesti do gerA prekomjerne ekspresije tijekom germinacije. Svi su gore navedeni dijelovi spojeni preko restrikcijskih mjesta.

== Aplikacija i realizacija ==
Da bi potvrdili sposobnost soja WB800 za proizvodnju kalcijevog karbonata i primjenu u samopopravljanju betona, napravili su korak naprijed, uspostavljajući betonski model za razumijevanje interakcije između betona i rekombinantnog B. subtilis.
Koristeći posebni materijal - mikrokristaliničnu celulozu dodali su oko 10-8 /ml endospora s glinom i naravno, L-alaninom (u prahu), koji zajedno čine sitnu ali moćnu mikrokapsulu. Zatim su ulili cement, koji je još uvijek bio u viskoznom tekućem stanju, u kalup dok cement nije dostigao 2/3 kalupa, dodali mikrokapsule te napunili kalup cementom do vrha.
Nakon nekoliko dana sušenja betonskih kalupa izvadili su beton iz kalupa. Zatim su rascijepili beton na pola, otkrivajući mikrokapsule. Nakon toga su spojili dva dijela betonskog stupca zajedno ljepljivom vrpcom. Sada je na površini prisutna mikro-pukotina. Označili su ove betonske stupove i stavili ih u umjetnu morsku vodu 28 dana. Mikro-pukotine na površini su popravljene kao da nikad nisu ni postojale.

== Viri ==
iGEM 2017 ekipa [http://2017.igem.org/Team:SZU-China]